EP4732511A1

EP4732511A1 - Procédé et dispositif d'égalisation d'un canal de transmission dans un système de communication

Info

Publication number: EP4732511A1
Application number: EP24733628.2A
Authority: EP
Inventors: Louis Adrien DUFRENE; Quentin Lampin
Original assignee: Orange SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2023-06-22
Filing date: 2024-06-19
Publication date: 2026-04-29
Also published as: CN121399900A; WO2024261049A1; FR3150376A1

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé d'égalisation d'un canal de transmission OFDM sur lequel est reçue une trame de données en provenance d'un émetteur, ladite trame comprenant une pluralité de mots binaires, un mot étant associé à une séquence de bribes particulière obtenue par décalage cyclique d'une séquence racine, le procédé comprenant des étapes de réception (300) d'un premier et d'au moins un deuxième symbole OFDM transportant respectivement une première et une deuxième séquence de bribes de ladite trame, de détermination (301) d'une première Réponse Impulsionnelle du canal par calcul d'une corrélation entre le premier symbole OFDM reçu et l'IDFT de la séquence racine, et d'au moins une deuxième Réponse Impul- sionnelle du canal par calcul d'une corrélation entre le deuxième symbole OFDM reçu et l'IDFT de la séquence racine, de calcul (302) d'une Transformée de Fourrier Discrète de la première et de la deuxième Réponse Impulsionnelle pour obtenir respectivement un premier vecteur d'estimation du canal H0 et un deuxième vecteur d'estimation du canal H1, d'égalisation (303) du deuxième symbole OFDM à partir du premier vecteur H0, et égalisation du premier symbole à partir du deuxième vecteur H1, et de démodulation (304) de la trame à partir des symboles égalisés.

Description

Titre de l’invention : Procédé et dispositif d’égalisation d’un canal de transmission dans un système de communication.

Domaine technique

[0001] L’invention appartient au domaine des télécommunications et concerne en particulier un procédé et un dispositif pour égaliser un canal de transmission dans un système de communication OFDM.

ART ANTERIEUR

[0002] Les réseaux de communication longue portée et faible puissance (LPWAN, pour Low Power Wide Area Network en anglais) sont encore aujourd’hui un sujet de recherche et d’innovation majeur, porté par le déploiement de réseaux loT (Internet Of Things) satellitaire, mais aussi par l’évolution des marchés loT cellulaires avec les standards tels que LTE-M, également appelé eMTC (pour enhanced Machine Type Communication en anglais), NB-IoT (pour Narrow Band loT en anglais) ou LoRaWAN (long-range Wide Area Network en anglais).

[0003] De telles communications sont généralement assujetties aux mêmes contraintes : un besoin de communiquer sporadiquement de petites quantités de données sur de longues distances, un bilan de liaison très faible, et des capacités de calcul limitées. A cela s’ajoute souvent la contrainte d’une source d’énergie finie, la plupart de ces objets fonctionnant sur batterie.

[0004] L’ OFDM (pour Orthogonal Frequency-Division Multiplexing en anglais) est un procédé de codage de signaux numériques par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses dans lequel le signal à transmettre est réparti sur un grand nombre de sous-porteuses. Pour pallier les phénomènes d’atténuation qui peuvent être dus à un canal multi-trajets, on introduit généralement un intervalle de garde entre les symboles. Dans le cadre de la modulation CP-OFDM (pour Cylic Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplex en anglais), l’intervalle de garde est utilisé pour insérer un préfixe cyclique (CP, pour Cyclic Prefix en anglais) consistant en une recopie de la fin d’un bloc d’information à transmettre en début de trame. Le préfixe joue ainsi un rôle de tampon en cas de transmission multi-trajets, ce qui permet d’éviter les interférence inter- symboles (ISI, pour Inter-Symbol Interference en anglais).

[0005] Un canal multi-trajets peut provoquer un phénomène d’atténuation rapide, ou « fast fading » en anglais, lorsque la bande de cohérence est plus faible que la bande totale du signal OFDM. En conséquence, les sous-porteuses sont affectées par un canal différent. L’effet du canal sur chaque sous-porteuse est modélisé par une multiplication complexe entre le symbole de donnée et un coefficient du canal.

[0006] Afin de prendre en compte et de limiter l’effet de ces perturbations, il est nécessaire d’estimer le canal et de l’égaliser. Classiquement, l’estimation du canal est effectuée en fréquence, à partir de symboles pilotes insérés par l’émetteur. La transmission de symboles pilotes connus du récepteur sur des sous-porteuses dédiées permet au récepteur d’effectuer une estimation du canal en fréquence à ces emplacements. Le canal sur les sous-porteuses de données est ensuite estimé par interpolation. Le récepteur peut alors réaliser une égalisation simple trajet (ou one-tap en anglais) sur la base de l’estimation réalisée du canal.

[0007] Malheureusement, les symboles pilotes contribuent à la dépense énergétique alors qu’ils ne transportent pas de données utiles.

[0008] La modulation CCSK (pour Cyclic Code-Shift Keying en anglais) permet la transmission de signaux pilotes sans surcoût. Cette méthode de modulation propose de moduler les données à transmettre par la rotation/décalage cyclique d’une séquence racine de symboles complexes. La séquence racine est telle que ses versions décalées sont orthogonales entre elles, c’est-à-dire qu’elle offre une bonne fonction d’ autocorrélation. Ainsi, on associe à chaque mot binaire à transmettre un décalage cyclique particulier de la séquence racine. La séquence racine étant connue du récepteur, les séquences transmises peuvent servir de pilotes pour la synchronisation et l’estimation du canal.

[0009] Par exemple, une séquence racine composée de 4 symboles complexes [a ; b ; c ; d] permet de moduler des mots binaires de 2 bits. Le mot ‘00’ est par exemple associé à un décalage nul correspondant à la séquence [a ; b ; c ; d], le mot ‘01’ à un décalage d’une position correspondant à la séquence [d ; a ; b ; c], le mot ‘10’ à un décalage de deux positions correspondant à la séquence [c ; d ; a ; b] et le mot ‘11’ à un décalage de 3 positions correspondant à la séquence [b ; c ; d ; a].

[0010] Au récepteur, la démodulation s’effectue par une corrélation croisée avec la séquence racine. L’emplacement du maximum de corrélation indique l’information modulée via un mapping inverse. Par exemple, pour démoduler la séquence [d ; a ; b ; c], le résultat de la corrélation croisée avec la séquence racine [a ; b ; c ; d] fournit le résultat normalisé [0 ; 1 ; 0 ; 0] . Le maximum de corrélation à cet indice correspond au mot binaire ‘01’.

[0011] En utilisant pour la modulation CCSK une séquence racine qui présente une fonction d’autocorrélation parfaite et dont la transformée de Fourrier inverse (IDFT, pour Inverse Discrete Fourrier Transform en anglais) présente également de bonnes propriétés d’auto-corrélation, il est possible d’obtenir une estimation de la réponse impulsionnelle du canal (ou CIR, pour Channel Impulse Response) par corrélation de chaque symbole OFDM reçu avec l’IDFT de la séquence racine. En effet, la longueur du préfixe cyclique (ou CP pour Cyclic Prefix) OFDM étant par construction du système de télécommunications toujours supérieure à la longueur de la CIR, chaque sous-porteuse subit un canal plat en fréquence, correspondant à la transformée de Fourrier Discrète (ou DFT, pour Discrete Fourrier Transform) de la CIR.

[0012] Lorsqu’une séquence CCSK de taille N est transmise dans un symbole OFDM, on obtient alors une CIR de taille N, ayant subi un décalage cyclique lié au décalage cyclique de la séquence CCSK transmise dans le symbole OFDM.

[0013] Malheureusement, la CIR subit également un bruit additif blanc gaussien, et il n’est pas toujours possible de différencier un coefficient du canal, d’un coefficient de bruit, et donc de déterminer le décalage subit par la CIR.

[0014] Or, la DFT d’une CIR décalée n’est pas directement utilisable pour égaliser les sous- porteuses du symbole OFDM en question. En effet, le décalage qu’elle a subi est lié au décalage de la séquence CCSK transmise. En conséquence, si on tente d’égaliser en fréquence la séquence reçue avec une telle estimation de canal, le résultat de la corrélation donnera toujours un pic à l’indice zéro, car l’information modulée aura été supprimée par l’égalisation.

[0015] Ainsi, il existe un besoin pour une méthode qui permette d’améliorer l’égalisation d’un canal de transmission OFDM utilisant une modulation CCSK, sans utiliser de symboles pilotes dédiés.

Résumé de l'invention

[0016] A cet effet, il est proposé un procédé d’égalisation d’un canal de transmission OFDM sur lequel est reçue une trame de données en provenance d’un émetteur, ladite trame comprenant une pluralité de mots binaires, un mot étant associé à une séquence de bribes particulière obtenue par décalage cyclique d’une séquence racine, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- Réception d’un premier et d’au moins un deuxième symbole OFDM transportant respectivement une première et une deuxième séquence de bribes de ladite trame,

- Détermination d’une première Réponse Impulsionnelle du canal par calcul d’une corrélation entre le premier symbole OFDM reçu et 1TDFT de la séquence racine, et d’au moins une deuxième Réponse Impulsionnelle du canal par calcul d’une corrélation entre le deuxième symbole OFDM reçu et l’IDFT de la séquence racine,

- Calcul d’une Transformée de Fourrier Discrète de la première et de la deuxième Réponse Impulsionnelle pour obtenir respectivement un premier vecteur d’estimation du canal H0 et un deuxième vecteur d’estimation du canal Hl, - Egalisation du deuxième symbole OFDM à partir du premier vecteur HO,

- Egalisation du premier symbole à partir du deuxième vecteur Hl, et

- Démodulation de la trame à partir des symboles égalisés.

[0017] Il est ainsi proposé d’égaliser le premier symbole OFDM à partir de la CIR calculée à partir du deuxième symbole et d’égaliser le deuxième symbole à partir de la CIR calculée à partir du premier symbole OFDM. En effet, chaque symbole OFDM comprenant une séquence CCSK peut être utilisé pour estimer le canal.

[0018] Le procédé permet en outre d’obtenir des informations sur les décalages cycliques relatifs entre séquences comprises dans les symboles OFDM de la trame.

[0019] En effet, supposons que la séquence reçue dans le premier symbole a un décalage d’indice P_o par rapport à la séquence racine, et que la séquence reçue dans le deuxième symbole à un décalage d’indice P_b L’étape de calcul d’une DTF permet d’obtenir une estimation de canal H_o pour le premier symbole OFDM, et H , pour le deuxième symbole OFDM. En supposant que le canal évolue lentement dans le temps, les canaux subits par des symboles OFDM successifs sont fortement corrélés sur chaque sous- porteuse. En égalisant le deuxième symbole OFDM avec H_o et en calculant un maximum de corrélation par une démodulation CCSK, le pic de corrélation se situera à l’indice égal à Pi-P₀ modulo N. On obtient donc une information sur le décalage relatif entre la séquence comprise dans le deuxième symbole et celle comprise dans le premier symbole. Inversement, en égalisant le premier symbole zéro avec H , le maximum de corrélation se situera en P₀-Pi modulo N.

[0020] L’information obtenue concernant les décalages relatif entre les séquences peut être utilisée pour effectuer une démodulation décalée afin de retrouver les symboles transmis.

[0021] Ainsi, chaque symbole OFDM de la trame peut être utilisé pour égaliser tous les autres symboles OFDM de la trame, sans qu’il soit nécessaire de transmettre des symboles pilotes dédiés. En outre, cette égalisation permet d’obtenir une information sur les décalages relatifs des séquences CCSK permettant sa démodulation.

[0022] Selon un mode particulier de réalisation, les étapes d’égalisation comprennent une multiplication terme à terme du symbole OFDM par le conjugué complexe du vecteur obtenu correspondant.

[0023] Soit H_k le vecteur de N éléments issu de la DFT de la CIR du symbole OFDM k. On utilise ce vecteur pour égaliser un autre symbole OFDM d’indice m. Cette égalisation se fait par une multiplication terme à terme, entre les symboles complexes du symbole OFDM m reçu et le conjugué complexe du vecteur H_k. Concrètement, en désignant par h_k ^l le i^èmc élément du vecteur H_k soit le coefficient complexe du canal affectant la sous- porteuse d’indice i, et en désignant par y_m ^l le symbole complexe reçu sur la sous- porteuse d’indice i du symbole OFDM d’indice m, l’opération d’égalisation s’effectue par le calcul

[0024] Ce procédé d’égalisation s’apparente à celui du Maximum Ratio Combining (MRC). À la différence d’une méthode d’égalisation plus usuelle comme le Zero Forcing (ZF), selon laquelle les termes du symbole sont divisés par H, le MRC permet de tirer pleinement partie de la diversité du canal en fréquence, lors du calcul de la corrélation croisée avec la séquence racine. Une telle disposition permet d’améliorer nettement l’égalisation par rapport à la technique antérieure selon laquelle les termes du symbole sont divisés par H.

[0025] Selon un mode de réalisation particulier, l’ensemble des symboles OFDM de la trame sont égalisés à partir d’un vecteur d’estimation déterminé pour un symbole OFDM particulier comprenant une séquence CCSK, dite séquence de référence.

[0026] Ainsi, on égalise l’ensemble de la trame avec une CIR déterminée à partir d’un symbole OFDM particulier. Une telle disposition permet non seulement d’égaliser tous les autres symboles de la trame mais aussi d’obtenir une estimation de tous les décalages relatifs entre les séquences transmises.

[0027] Prenons par exemple une trame de trois symboles OFDM P_o, P! et P₂contenant chacun une séquence CCSK à partir desquels on a respectivement déterminé trois CIR H_o, Hi, et H₂. En égalisant la trame avec H_o, les maximums de corrélation se situent aux indices P P₀ modulo N et P₂-P₀ modulo N. En prenant arbitrairement une séquence de la trame comme référence, on peut ainsi connaître le décalage de chaque séquence par rapport à cette séquence de référence. Ces estimations sont respectivement P P₀ et P₂-P₀. Le procédé permet ainsi d’effectuer une démodulation décalée dans laquelle toutes les séquences ont été décalées d’une valeur P_o.

[0028] En appliquant ce principe à tous les symboles de la trame, on obtient une matrice telle que la matrice suivante dans laquelle un vecteur P_m/n correspond au symbole m égalisé avec la CIR déterminée pour le symbole n.

[0029] Par exemple, en prenant arbitrairement pour référence la séquence P₂, la dernière ligne d’une telle matrice permet par exemple de connaître les décalages relatifs des séquence P_o et Pi par rapport à la séquence P₂.

[0030] Le procédé permet ainsi une démodulation décalée de l’ensemble de la trame, avec une estimation et une égalisation du canal sans séquence pilote. Toutes les séquences, y compris la séquence de référence, transportent de l’information utile. [0031] Une telle matrice permet en outre de développer différents algorithmes de démodulation, notamment, une approche basée sur un graphe de facteurs.

[0032] Selon une réalisation particulière, la séquence de référence est comprise dans un symbole OFDM transmis dans le deuxième tiers de la trame.

[0033] Le symbole OFDM comprenant la séquence utilisée comme référence pour déterminer les décalages relatifs entre les séquences de la trame est sélectionné dans le milieu de la trame. Il est préférable de choisir un symbole OFDM central dans la trame pour réduire l’impact de la décorrélation temporelle du canal.

[0034] Selon un mode particulier de réalisation, il est proposé de sélectionner une première séquence de référence dans un symbole OFDM situé dans un premier tiers de la trame et une deuxième séquence de référence comprise dans un symbole OFDM du dernier tiers de la trame, les première et deuxième séquences étant en outre sélectionnées de telle sorte qu’elles sont affectées d’un même décalage à l’émission.

[0035] Il est ainsi proposé de considérer au moins deux séquences de référence dans la trame reçue afin de capter l’évolution temporelle du canal et améliorer l’étape d’interpolation lorsque le canal de propagation évolue dans le temps et que les canaux deviennent décorrélés au cours de la transmission d’une même trame. Les séquences de référence sélectionnées doivent avoir le même décalage cyclique à l’émission par rapport à une même séquence racine, de sorte que les décalages relatifs estimés à partir des différentes séquences de référence sont identiques, au bruit près.

[0036] Les estimations de canal obtenues à partir des différentes séquences de référence peuvent être utilisées pour égaliser les symboles dans le voisinage respectif de ces symboles, égaliser la trame avec une moyenne des deux estimations ou encore égaliser la trame à partir d’une interpolation calculée à partir des deux estimations.

[0037] La deuxième séquence de référence peut être une répétition d’une première séquence sélectionnée dans la trame qui est insérée à dessein par l’émetteur pour permettre au récepteur de prendre en compte une évolution du canal. Alors que la technique antérieure dans laquelle R symboles pilotes ne transportant pas de données utiles sont insérés dans une trame, le procédé ne nécessite que R-l symboles ne transportant pas de données utiles. Le procédé permet ainsi de gagner en efficacité spectrale par rapport à l’art antérieur.

[0038] Selon un mode particulier de réalisation, le procédé comprend une étape d’obtention d’une indication relative à l’emplacement dans la trame des symboles OFDM contenant respectivement la première et la deuxième séquence de référence.

[0039] L’indication permet au récepteur d‘identifier les symboles OFDM comprenant une séquence de référence. L’indication est par exemple transmise au préalable par l’émetteur dans un message adapté, ou bien préconfigurée dans le récepteur conformément à un standard. [0040] En variante, le procédé peut comprendre une étape préalable au cours de laquelle le récepteur transmet à l’émetteur un message comprenant une indication relative à un ou plusieurs emplacements auxquels il souhaite voir insérer par l’émetteur une séquence de référence.

[0041] Selon un autre aspect, l’invention concerne un dispositif d’égalisation d’un canal de transmission OFDM sur lequel est reçue une trame de données en provenance d’un émetteur, ladite trame comprenant une pluralité de mots binaires, un mot étant associé à une séquence de bribes particulière obtenue par décalage cyclique d’une séquence racine, le dispositif comprenant un récepteur radiofréquence et un processeur couplé à une mémoire dans laquelle sont enregistrées des instructions de programme adaptées pour mettre en œuvre les étapes d’un procédé d’égalisation comprenant les étapes suivantes :

- Détermination d’une première Réponse Impulsionnelle du canal par calcul d’une corrélation entre le premier symbole OFDM reçu et l’IDFT de la séquence racine, et d’au moins une deuxième Réponse Impulsionnelle du canal par calcul d’une corrélation entre le deuxième symbole OFDM reçu et l’IDFT de la séquence racine,

- Calcul d’une Transformée de Fourrier Discrète de la première et de la deuxième Réponse Impulsionnelle pour obtenir respectivement un premier vecteur d’estimation du canal H0 et un deuxième vecteur d’estimation du canal Hl,

- Egalisation du deuxième symbole OFDM à partir du premier vecteur,

- Egalisation du premier symbole à partir du deuxième vecteur, et

- Démodulation de la trame à partir des symboles égalisés.

[0042] L’invention vise également un terminal de communication comprenant un dispositif d’égalisation tel que décrit ci-dessus.

[0043] Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé d’égalisation sont déterminées par des instructions de programmes d’ordinateurs.

[0044] En conséquence, l’invention vise aussi un programme d’ordinateur comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé d’égalisation tel que décrit ci-dessus, lorsque le programme est exécuté par un processeur.

[0045] Ce programme peut utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable. [0046] L’invention vise aussi un support d’information lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé d’égalisation tel que décrit ci-dessus.

[0047] Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, une mémoire flash, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, comme un disque dur.

[0048] D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.

[0049] Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.

[0050] Les différents modes ou caractéristiques de réalisation précités peuvent être ajoutés indépendamment ou en combinaison les uns avec les autres, aux étapes du procédé d’égalisation.

[0051] Les dispositifs, terminaux, programmes et supports d’information présentent des avantages analogues à ceux du procédé auquel ils correspondent.

Brève description des figures

[0052] D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d’un mode de réalisation préféré décrit en référence aux dessins annexés parmi lesquels :

- La [Fig.1] représente un environnement adapté pour mettre en œuvre le procédé d’égalisation selon un mode particulier de réalisation,

- La [Fig.2] représente les principales étapes d’un procédé de transmission, selon une réalisation particulière,

- La [Fig.3] représente les principales étapes d’un procédé d’égalisation, selon une réalisation particulière,

- La [Fig.4] illustre l’architecture d’un dispositif adapté pour mettre en œuvre un procédé d’égalisation selon un mode particulier de réalisation.

Description détaillée

[0053] Dans la description qui va suivre, des modes de réalisation sont décrits sur la base d’exemples non limitatifs permettant d’expliciter les concepts sur lesquels se base l’invention. En particulier, bien que les exemples et la terminologie employés peuvent se référer à certaines technologies ou standards bien connus, ces références ne sont pas limitatives et d’autres technologies peuvent être adaptées pour mettre en œuvre les concepts de l’invention. Par exemple, les technologies CCSK ou OFDM auxquelles il est fait référence peuvent être remplacées par différentes techniques de modulation basées respectivement sur des décalages circulaires de séquences de valeurs complexes ou des transmissions multi-porteuses sans qu’il soit nécessaire de modifier l’invention.

[0054] La [Fig.1] représente un environnement 100 adapté pour mettre en œuvre le procédé de d’égalisation selon un mode de réalisation particulier.

[0055] L’environnement 100 comprend un équipement sans fil 102, par exemple objet connecté tel qu’un capteur de température. Bien entendu, on peut envisager différents types d’équipement 102, comme des capteurs ou objets connectés, des dispositifs de communication M2M (Machine To Machine) ou des terminaux, comme des tablettes ou des téléphones mobiles par exemple.

[0056] Dans l’exemple de la [Fig.l], l’équipement 102 échange des données avec un serveur applicatif 103 d’un réseau de communication 104 par l’intermédiaire d’une passerelle 105. La passerelle 105 est par exemple une unité radio d’un réseau d’accès cellulaire, comme un réseau 3G, 4G, 5G, 6G, WiFi® ou encore WiMax®, une passerelle domestique ou tout type de dispositif adapté pour communiquer par radiofréquence avec le capteur 102. Dans l’environnement 100 pris pour exemple, la passerelle 105 est une station de base, un eNodeB ou un gNodeB, et communique avec le réseau de communication 104 au travers d’une connexion 107 pouvant être filaire, optique ou sans fil.

[0057] Dans la présente description, on s’intéresse particulièrement au canal de communication 106 utilisé par l’équipement 102 pour communiquer avec la passerelle 105. Le canal de communication est un canal radiofréquence utilisant une modulation multi- porteuses de type CP-OFDM.

[0058] Plus précisément, lorsque l’équipement 102 souhaite transmettre une trame de données au serveur applicatif 103, les mots binaires composant la trame sont modulés selon un schéma de modulation CCSK avant d’être transmis à la passerelle 105 sur une pluralité de sous porteuses OFDM. La passerelle démodule les mots binaires reçus pour reconstituer la trame émise avant de retransmettre les données vers le serveur 103 au travers d’une connexion 107 conformément à un protocole de communication qui peut être distinct de celui employé entre l’équipement 102 et la passerelle 105.

[0059] Un mode particulier de réalisation va maintenant être décrit en référence aux figures 2 et 3.

[0060] Lors d’une première étape 200, l’équipement 102 prépare une première trame de données à transmettre vers la passerelle 105. On entend ici par « trame » ou « paquet » de données une unité de transmission comprenant un ou plusieurs mots binaires auxquels est associé un mécanisme de contrôle d’intégrité, par exemple un contrôle de redondance cyclique (ou CRC, pour Cyclic Redondancy Code en anglais). Un tel mécanisme est connu en soi et permet de détecter des erreurs de transmission. Par exemple, la trame de données préparée par le capteur de température 102 peut comprendre un champ comprenant des informations relatives à un relevé de température et un champ comprenant un CRC.

[0061] Les mots binaires composant la trame préparée sont ensuite modulés lors d’une étape 201. Cette étape de modulation consiste à encoder les données pour permettre leur transmission sur le canal de communication. Il est ici proposé d’utiliser une modulation CCSK selon laquelle on associe à chaque mot binaire une version particulière d’une séquence racine obtenue par un décalage cyclique particulier. Ainsi, pour coder un mot binaire de p bits, la séquence racine doit comporter au moins 2P éléments appelés bribes (ou chips en anglais).

[0062] La séquence racine est de préférence une séquence présentant une fonction d’autocorrélation parfaite, c’est-à-dire un pic de corrélation unique pour un décalage nul. La séquence racine est en outre configurée pour que son IDFT présente une bonne fonction d’autocorrélation. Dans une réalisation particulière, la séquence racine est une séquence de Zadoff-Chu (ZC). Les séquences ZC présente en effet de telles propriétés.

[0063] Les séquences codant les mots binaires de la trame sont présentées en entrée d’un convertisseur série-parallèle (S/P) à l’étape 202. Le convertisseur série-parallèle est configuré pour produire un vecteur de taille N pour chaque séquence présentée en entrée. Ainsi, pour une séquence CCSK présentée en entrée du convertisseur S/P, on obtient un vecteur de taille N comprenant les N éléments.

[0064] Au cours d’une étape 203, une transformée de Fourrier Inverse Discrète (IDFT) est ensuite appliquée au vecteur généré par le convertisseur série/parallèle pour obtenir un vecteur de N échantillons C[n], avec n G [0; N - 1].

[0065] Le vecteur ainsi obtenu est alors sérialisé à l’étape 204 par un convertisseur parallèle/série (P/S), de sorte que, lors d’une étape 205, chaque élément du vecteur est transmis sur une sous-porteuse OFDM distincte d’un même symbole OFDM, après ajout d’un préfixe cyclique.

[0066] Dans un mode de réalisation particulier, le convertisseur S/P est configuré pour produire un vecteur de taille K = q*N lorsqu’on lui présente successivement q séquences CCSK de taille N notées Cp. avec i G [0; q - 1],

[0067] Plus précisément, le convertisseur S/P est tel que les q séquences de N éléments codant les mots à transmettre sont entrelacées de manière périodique et régulière dans un vecteur de taille K =q*N dans lequel sont arrangés les éléments Cp [n] des q séquences Cp. associées aux q mots à transmettre.

[0068] Il est ainsi proposé d’intercaler les éléments des q séquences dans un vecteur de taille K=q*N selon une loi d’entrelacement périodique selon laquelle un élément Cp.[ n] d’une séquence S_t, avec n E [0; N - 1] et i e [D, q - 1] occupe le rang r = i*K + n dans le vecteur entrelacé.

[0069] Le procédé d’égalisation va maintenant être décrit en référence à la [Fig.3].

[0070] Lors d’une première étape 300, au moins un premier et un deuxième symbole OFDM transmis par l’équipement 102 sont reçus successivement par la passerelle 105. Les symboles OFDM comprennent au moins une séquence CCSK de N bribes codant pour un mot binaire et sont reçus sur N sous porteuses.

[0071] Lors d’une étape 301, une première Réponse Impulsionnelle du Canal (CIR) est déterminée en calculant une corrélation entre le premier symbole OFDM yl reçu et l’IDFT de la séquence racine utilisée par l’équipement 102 pour moduler les mots binaires transmis. Une deuxième Réponse Impulsionnelle du Canal (CIR) est également déterminée en calculant une corrélation entre le deuxième symbole OFDM y 2 reçu et l’IDFT de la séquence racine.

[0072] Les première et deuxième Réponses Impulsionnelles obtenues sont de taille N et présentent chacune un décalage identique au décalage de l’IDFT de la séquence à partir de laquelle elle a été calculée. Ce décalage est notamment lié au décalage de la séquence à l’émission, mais un décalage supplémentaire peut être occasionné par un phénomène d’ aliasing en fréquence. Ainsi, par exemple, en notant

[ h h^ ... , h_K-2, h_K_^ ] la CIR d’une séquence présentant un décalage nul (c’est-à-dire la CIR d’une séquence correspondant à la séquence racine), la CIR obtenue pour une séquence décalée cycliquement d’un indice 1 peut être de la forme

[0073] Considérons par exemple une séquence S et 1TDFT de cette séquence I(S). Si la séquence S a un décalage P, la séquence I(S) a un décalage lié à P, pas nécessairement égal à P, noté I(P). La CIR a alors le même décalage que I(P).

[0074] Les CIR obtenues pouvant être bruitées, il n’est pas toujours possible de différencier un coefficient du canal d’un coefficient de bruit, et donc de déterminer le décalage subit par une CIR. De plus, une CIR décalée peut être multipliée par un coefficient complexe constant (c’est le cas pour les séquences Zadoff-Chu).

[0075] Dans une réalisation particulière, le procédé comprend une étape 302 de calcul d’une Transformée de Fourrier Discrète (DFT) de la première CIR et de la deuxième CIR obtenues pour le canal, afin d’obtenir une première estimation et une deuxième estimation du canal en fréquence sur l’ensemble des sous-porteuses. On obtient ainsi un premier vecteur H_o correspondant à une estimation du canal à partir du premier symbole OFDM et un deuxième vecteur H! correspondant à une estimation du canal à partir du deuxième symbole OFDM reçu.

[0076] A l’étape 303, on réalise une égalisation du deuxième symbole OFDM reçu à partir du vecteur d’estimation H_o du canal obtenu à partir du premier symbole OFDM reçu et l’égalisation du premier symbole OFDM reçu à partir du vecteur d’estimation H! du canal obtenu pour le deuxième symbole OFDM reçu.

[0077] Dans une réalisation particulière, l’égalisation est réalisée par la multiplication terme à terme par le conjugué complexe du vecteur obtenu.

[0078] Selon un mode particulier de réalisation, un vecteur d’estimation H_; est déterminé pour chaque symbole OFDM S; de la trame reçue, et utilisé pour égaliser l’ensemble des symboles OFDM composant la trame de données. On peut utiliser ces égalisations multiples comme entrée pour des algorithme de démodulation.

[0079] En prenant pour référence la séquence CCSK reçue dans le premier symbole et en considérant que cette séquence de référence a un décalage d’indice P_o par rapport à la séquence racine, et que la séquence reçue dans le deuxième symbole a un décalage d’indice Pi, on peut obtenir une information sur le décalage relatif entre la séquence du deuxième symbole et celle du premier symbole. En effet, en supposant que le canal évolue lentement dans le temps, les canaux subits par des symboles OFDM successifs sont fortement corrélés sur chaque sous-porteuse. En égalisant le deuxième symbole OFDM avec H_o et en calculant un maximum de corrélation via la démodulation CCSK, le pic de corrélation se situera à l’indice égal à Pi-Po modulo N. Inversement, en égalisant le premier symbole zéro avec H_h le maximum de corrélation se situera en P_o - Pi modulo N

[0080] A Fétape 304, on effectue une démodulation à partir des symboles égalisés et des décalages relatifs entre les séquences. La démodulation est réalisée par corrélation croisée avec la séquence racine.

[0081] Les décalages relatifs entre chacune des séquences transmises dans la trame étant connus, il est possible d’effectuer une démodulation décalée en utilisant les données de contrôle d’intégrité de la trame pour déterminer le décalage à appliquer pour retrouver les mots binaires transmis. Pour cela, on peut démoduler les séquences CCSK reçues en considérant un décalage nul de la séquence prise pour référence. Les décalages relatifs étant connus, on obtient les mots binaires de la trame. On utilise alors le contrôle d’intégrité, par exemple un CRC, pour déterminer si la trame décodée est correcte. Si ce n’est pas le cas, c’est-à-dire si le contrôle d’intégrité échoue, on effectue une nouvelle tentative de démodulation après avoir appliqué un décalage aux séquences CCSK de la trame. On procède de la sorte jusqu’à ce que le contrôle d’intégrité montre une démodulation correcte.

[0082] Selon un mode de réalisation particulier, une deuxième séquence est prise pour référence dans un symbole OFDM situé dans une région de la trame distincte de la région dans laquelle est sélectionnée la première séquence de référence. De manière préférentielle, la première séquence de référence est prise dans un symbole OFDM situé dans le premier tiers de la trame, et la deuxième séquence de référence est prise dans un symbole OFDM situé dans le dernier tiers de la trame. On veille en outre à sélectionner des séquences de référence présentant un même décalage à l’émission. On détermine alors une première CIR à partir de la première séquence et une deuxième CIR à partir de la deuxième séquence. Les décalages cycliques étant identique à l’émission pour les séquences sélectionnées, on obtient deux CIR équivalentes, au bruit près, et à l’évolution temporelle du canal près. Les symboles de la trame sont alors égalisés à partir de la première CIR et de la deuxième CIR. Ces deux égalisations peuvent alors être combinées, par exemple en faisant une moyenne pour chaque symbole, afin de mieux prendre en compte une évolution du canal dans le temps.

[0083] Dans un mode particulier de réalisation, la passerelle 105 obtient une indication lui permettant de déterminer l’emplacement d’une ou plusieurs séquences CCSK à utiliser comme référence.

[0084] Pour cela, selon une réalisation particulière, le procédé d’égalisation comprend une étape préalable de transmission vers l’équipement 102 émetteur d’un message comprenant une indication relative à un emplacement souhaité d’une ou plusieurs séquences de référence. Par exemple, la passerelle 105 transmet un message dans laquelle elle indique qu’une première séquence de référence doit être insérée dans le premier symbole OFDM d’une trame et qu’une deuxième séquence de référence doit être insérée dans le dernier symbole OFDM de la trame. A la réception d’un tel message, l’équipement 102 configure des moyens de communication de façon à insérer des séquences CCSK dont le décalage est identique aux emplacements indiqués lors de l’envoi d’une ou plusieurs trames. En pratique, lorsque la passerelle 105 demande que des séquences de référence soient insérées par exemple en deuxième position et en avant-dernière position d’une trame, l’équipement 102 peut recopier le deuxième symbole OFDM de la trame en avant dernière position de celle-ci. De cette façon, deux séquences de référence de décalage identique sont présentes aux emplacements indiqués. Alors que deux symboles pilotes dédiés auraient été nécessaire avec la technique de l’art antérieur, seul un symbole ne transportant pas de donnée utile est inséré avec le procédé d’égalisation proposé.

[0085] D’autres techniques peuvent être envisagées pour que le récepteur obtienne l’emplacement des séquences de référence. Par exemple, l’émetteur peut transmettre dans un message de configuration préalable les emplacements auxquels ces séquences seront insérées. Selon un autre exemple, ces emplacements sont définis par un standard et préconfigurés dans le récepteur.

[0086] La [Fig.4] illustre l’architecture d’un dispositif 400 adapté pour mettre en œuvre le procédé d’égalisation selon un mode particulier de réalisation de l’invention.

[0087] Le dispositif 400 comprend un module de traitement de données comprenant un espace de stockage 401, par exemple une mémoire (MEM), une unité de traitement 402, équipée par exemple d'un microprocesseur (PROC), et pilotée par un programme d'ordinateur (PGR) 403 dont les instructions sont configurées pour mettre en œuvre le procédé d’égalisation tel que décrit précédemment en relation avec la [Fig.3] .

[0088] A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 403 sont par exemple chargées dans la mémoire 401 avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 402. Le microprocesseur de l'unité de traitement 402 met en œuvre, selon les instructions du programme d'ordinateur 403, les étapes du procédé d’égalisation d’un canal de transmission OFDM sur lequel est reçue une trame de données en provenance d’un émetteur, ladite trame comprenant une pluralité de mots binaires, un mot étant associé à une séquence de bribes particulière obtenue par décalage cyclique d’une séquence racine, et notamment les étapes de :

- Egalisation du deuxième symbole OFDM à partir du premier vecteur,

- Egalisation du premier symbole à partir du deuxième vecteur, et

- Démodulation de la trame à partir des symboles égalisés.

[0089] Pour cela, outre la mémoire 401 et le processeur 402, le dispositif comprend des moyens de communication 404, par exemple un transducteur OFDM adapté pour émettre et recevoir des signaux sur une pluralité de porteuses orthogonales. Les moyens de communication 402 sont par exemple configurés par des instructions de programme d’ordinateur pour permettre la réception d’au moins un premier et un deuxième symbole OFDM comprenant chacun au moins une séquence CCSK et transmis par un émetteur sur une pluralité de sous-porteuses.

[0090] Le dispositif 400 comprend aussi un convertisseur série/parallèle (S/P) 405 adapté pour générer un vecteur de N bribes à partir d’un symbole OFDM reçu sur N sous- porteuses par les moyens de communication 404, les N bribes correspondant aux N éléments d’une séquence CCSK de N éléments codant pour un mot binaire.

[0091] Le dispositif 400 comprend également un module 406 de calcul d’une réponse impul- sionnelle du canal de transmission (CIR) à partir d’une séquence CCSK obtenue par le convertisseur S/P à partir d’un symbole OFDM. Le module 406 est par exemple mis en œuvre par des instructions de programme d’ordinateur qui sont configurées pour calculer une Transformée de Fourrier Discrète inverse (IDFT) d’une séquence racine utilisée par l’émetteur pour moduler des mots binaires selon un codage CCSK et pour calculer une corrélation croisée entre la séquence CCSK reçue dans un symbole OFDM et d’IDFT calculée pour la séquence racine. Plus précisément, les instructions de programme sont configurées pour calculer une première CIR à partir d’un premier symbole OFDM reçu et une deuxième CIR à partir d’un deuxième symbole OFDM reçu.

[0092] Le dispositif 400 comprend aussi un estimateur de canal 407 configuré par des instructions de programme pour calculer une Transformée de Fourrier Discrète de la première CIR et de la deuxième CIR déterminées par le module 406 afin d’obtenir un premier vecteur d’estimation H0 et un deuxième vecteur d’estimation Hl, comprenant chacun N coefficients.

[0093] Le dispositif comprend également un module d’égalisation 408 adapté pour réaliser au moins une première égalisation des symboles OFDM composant la trame reçue à partir du premier vecteur d’estimation H0 et une deuxième égalisation des symboles OFDM composant la trame reçue à partir du deuxième vecteur d’estimation HL Pour cela, le module d’égalisation comprend des instructions de programme configurées pour multiplier terme à terme chaque symbole OFDM de la trame par le conjugué complexe du vecteur H0 et pour multiplier terme à terme chaque symbole OFDM de la trame par le conjugué complexe du vecteur HL

[0094] Selon une réalisation particulière, le module d’égalisation est en outre configuré pour déterminer un décalage relatif entre les séquences CCSK reçues à partir d’au moins une séquence de référence.

[0095] Le dispositif comprend enfin un module 409 de démodulation CCSK. Le module 409 est par exemple mis en œuvre par des instructions de programme configurées pour réaliser une démodulation décalée à partir des décalages relatifs déterminés par le module d’égalisation 408.

[0096] Dans une réalisation particulière, le dispositif est intégré dans un objet connecté tel qu’un capteur, un terminal de communication mobile, une passerelle ou encore une station de base.

Claims

Revendications

[Revendication 1] Procédé d’égalisation d’un canal de transmission OFDM sur lequel est reçue une trame de données en provenance d’un émetteur, ladite trame comprenant une pluralité de mots binaires, un mot étant associé à une séquence de bribes particulière obtenue par décalage cyclique d’une séquence racine, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- Réception (300) d’un premier et d’au moins un deuxième symbole OFDM transportant respectivement une première et une deuxième séquence de bribes de ladite trame,

- Détermination (301) d’une première Réponse Impulsionnelle du canal par calcul d’une corrélation entre le premier symbole OFDM reçu et l’IDFT de la séquence racine, et d’au moins une deuxième Réponse Impulsionnelle du canal par calcul d’une corrélation entre le deuxième symbole OFDM reçu et l’IDFT de la séquence racine,

- Calcul (302) d’une Transformée de Fourrier Discrète de la première et de la deuxième Réponse Impulsionnelle pour obtenir respectivement un premier vecteur d’estimation du canal HO et un deuxième vecteur d’estimation du canal Hl,

- Egalisation (303) du deuxième symbole OFDM à partir du premier vecteur H0, et égalisation du premier symbole à partir du deuxième vecteur Hl, et

- Démodulation (304) de la trame à partir des symboles égalisés.

[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 dans lequel les étapes d’égalisation comprennent une multiplication terme à terme du symbole OFDM par le conjugué complexe du vecteur obtenu correspondant.

[Revendication 3] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’ensemble des symboles OFDM de la trame sont égalisés à partir d’un vecteur d’estimation déterminé pour un symbole OFDM particulier comprenant une séquence CCSK, dite séquence de référence.

[Revendication 4] Procédé selon la revendication 3 dans lequel la séquence de référence est comprise dans un symbole OFDM transmis dans un deuxième tiers de la trame.

[Revendication 5] Procédé selon la revendication 3 dans lequel une première séquence de référence est sélectionnée dans un symbole OFDM situé dans un premier tiers de la trame et une deuxième séquence de référence est sélectionnée dans un symbole OFDM du dernier tiers de la trame, les première et deuxième séquences étant affectées d’un même décalage à l’émission.

[Revendication 6] Procédé selon la revendication 5 tel qu’il comprend en outre une étape d’obtention d’une indication relative à l’emplacement dans la trame des symboles OFDM contenant respectivement la première et la deuxième séquence de référence.

[Revendication 7] Dispositif d’égalisation d’un canal de transmission OFDM sur lequel est reçue une trame de données en provenance d’un émetteur, ladite trame comprenant une pluralité de mots binaires, un mot étant associé à une séquence de bribes particulière obtenue par décalage cyclique d’une séquence racine, le dispositif comprenant un récepteur radiofréquence (404) et un processeur (402) couplé à une mémoire (401) dans laquelle sont enregistrées des instructions de programme (403) adaptées pour mettre en œuvre les étapes d’un procédé d’égalisation comprenant les étapes suivantes :

- Calcul d’une Transformée de Fourrier Discrète de la première et de la deuxième Réponse Impulsionnelle pour obtenir respectivement un premier vecteur d’estimation du canal HO et un deuxième vecteur d’estimation du canal Hl,

- Egalisation du deuxième symbole OFDM à partir du premier vecteur,

- Egalisation du premier symbole à partir du deuxième vecteur, et

- Démodulation de la trame à partir des symboles égalisés.

[Revendication 8] Terminal de communication comprenant un dispositif d’égalisation selon la revendication 7.

[Revendication 9] Programme d’ordinateur comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé d’égalisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, lorsque le programme est exécuté par un processeur.

[Revendication 10] Support d’information lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé d’égalisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.